FPGA图计算的编程与开发环境:综述和探索

发布时间：2025-01-09 01:12

　　 基于新型可重构架构FPGA(field programmable gate array)的图计算加速器同时具备着性能和能效的优势,满足复杂性高、数据规模大和基本操作多变的图计算的性能需求.但高效底层硬件代码的设计需要很长的设计周期,而已有的通用编程与开发环境虽满足功能要求,但性能差距较大.因此,编程墙的问题是影响应用开发与加速器性能的重要阻碍之一.设计良好的编程与开发环境是图计算加速器进一步提升性能且降低开发周期的最重要环节.高效的编程与开发环境需要提供便利的应用程序接口、扩展性强的编程模型、高效的高层次综合工具、能够融合软硬件特性的领域特定语言以及生成高性能硬件代码.对FPGA图计算的编程与开发环境做出系统性探索,主要就编程模型、高层次综合、编程语言以及应用程序开发进行介绍与分析.此外还对国内外相关技术的发展进行总结与分析,并针对本领域相关开放问题与挑战提供了未来思考.

【文章页数】：15 页

【文章目录】：
1 背景介绍
    1.1 图计算的简介
    1.2 通用处理器上的图计算
    1.3 FPGA的图计算加速器
    1.4 FPGA上常用图算法
    1.5 相关编程与开发环境
2 编程模型
    2.1 图计算专用编程模型
        2.1.1 以图元素为中心的编程模型
        2.1.2 其他类型的编程模型
    2.2 通用编程模型
3 高层次综合
    3.1 针对图计算的HLS优化
        3.1.1 HLS的并行优化
        3.1.2 HLS的访存优化
        3.1.3 HLS的其他优化
    3.2 通用HLS的能力评估
4 编程语言
    4.1 HDL
    4.2 DSL
5 用户程序接口
    5.1 封装核函数(kernel function)方式
    5.2 指令集架构(ISA)方式
    5.3 硬件模块库(hardware module)方式
6 国内外研究进展分析
7 开放问题与挑战
    7.1 支持复杂环境的大图处理
    7.2 支持底层友好的高层编程
8 总 结



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